ＲＦＩＤシステム
【課題】リーダ・ライタが素速く交信可能なタグを見つけ出すことができ、且つタグで消費する電力を最小限に抑えることが可能なＲＦＩＤシステムを提供する。
【解決手段】本発明に係るＲＦＩＤシステムにおいては、リーダ・ライタが最初に最大送信出力でタグが交信可能な範囲に存在するか否かを調査し、存在が確認された場合は、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げるようにした。
【解決手段】本発明に係るＲＦＩＤシステムにおいては、リーダ・ライタが最初に最大送信出力でタグが交信可能な範囲に存在するか否かを調査し、存在が確認された場合は、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーダ・ライタとタグとの間で交信を行なうＲＦＩＤシステムに関し、特にタグにおける発熱を最小限にすることが可能なＲＦＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤタグ(以下、タグと表記する)の小型化と低価格化が著しく進み、更に、バーコードに比べ圧倒的に多くの情報量を扱えるため、多くの製品や商品などに取り付けられ利用されるようになってきた。
【０００３】
例えば、商店に陳列されている商品の内容や流通履歴などの情報が、商品に取り付けられているタグのメモリに格納されており、消費者はリーダ・ライタを目的の商品に近づけるだけで商品の情報を確認することができる。
【０００４】
更に、タグは近距離通信手段としての機能を備えているため、各種センサと組み合わせてセンサで検出した情報をタグからリーダ・ライタに送信することで、様々な情報を収集することができる。なお、センサの検出する情報としては、温度、圧力、光量、磁場などどのようなものでもかまわない。
【０００５】
タグとセンサとを組み合わせ、センサが検出した信号をデータとしてリーダ・ライタに送信するような用途の場合、タグの影響がセンサの出力に及ばないようにする必要がある。例えば、温度センサと組み合わせる場合、タグの動作時における発熱が多ければ、タグの発熱が温度センサの検出温度に影響を与える可能性がある。温度以外のセンサの場合についても、タグの発熱によりセンサの検出値が影響を受ける虞があるため、タグにおける発熱を最小限に抑える必要がある。
【０００６】
受動タイプのタグの場合、タグの動作エネルギーは、タグ側アンテナに誘起する起電力が大きい程大きくなるため、必要以上に大きな起電力が発生すると余分なエネルギーは熱となってしまいタグの温度を上昇させてしまう。そのため、タグがリーダ・ライタと交信を行なう場合は、タグ側アンテナに誘起する起電力はタグの動作が可能な最小限の電力になっていることが望ましい。
【０００７】
特許文献１に開示される無線タグ情報通信装置では、リーダ・ライタの出力を段階的に増加させて、タグとの読み取り、または書き込みが可能な限りにおいて極力小さい送信出力で交信を実行する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示される無線タグ情報通信装置では、リーダ・ライタの出力を段階的に増加させているので、タグがリーダ・ライタから離れている場合は、送信出力が大きくなるまで交信できないという問題がある。
【０００９】
特に、タグの位置が不明であり、当初タグが交信可能な範囲内にあるかどうかが分からない場合、若しくは、リーダ・ライタを移動してタグと交信可能な位置まで近づける必要がある場合等では、まず、タグが交信可能な範囲内にあることを検出する必要がある。しかし、従来のように送信出力を小さい方から段階的に大きくしていたのでは、タグが交信可能な範囲に入ってきたにもかかわらず、交信可能となる前にリーダ・ライタを移動してしまい、タグとの交信ができない可能性がある。
【００１０】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、リーダ・ライタが素速く交信可能なタグを見つけ出すことができ、しかもタグで消費する電力を最小限に抑えることが可能なＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係るＲＦＩＤシステムは、
リーダ・ライタとタグとの間で交信を行なうＲＦＩＤシステムであって、
前記リーダ・ライタは、
前記タグとの間で電波を送受信するＲ／Ｗ側アンテナと、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナに電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部が供給する電力を切換える電力切換部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナのインピーダンス変移を判定するインピーダンス変移判定部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナで受信した受信データを検出するデータ受信部と、
前記リーダ・ライタ全体の機能を制御するＲ／Ｗ側送受信制御部を備え、
前記タグは、
前記リーダ・ライタとの間で電波を送受信するタグ側アンテナと、
前記タグ側アンテナの負荷インピーダンスを変調する負荷変調部と、
前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを検出するレベル検出部と、
前記タグ全体の機能を制御するタグ側送受信制御部と、
前記タグ側送受信制御部の出力に応じて前記負荷変調部を制御するインピーダンス変移制御部を備え、
前記リーダ・ライタと前記タグとの交信に先立って、
前記リーダ・ライタは、無変調の搬送波を最大出力で送信する第１工程を実行し、
前記タグは、前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを前記レベル検出部で検出し、前記電圧レベルが前記リーダ・ライタと交信可能な電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記コマンドを送信する第２工程を実行し、
前記リーダ・ライタは、前記タグ側から送られてきた前記電圧レベルを示すコマンドに応じて、前記電力切換部により、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの送信出力を所定のレベルに変更する第３工程を実行し、
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間以上経過した後に、前記タグ側アンテナに誘起する電圧レベルが、前記リーダ・ライタと交信可能な最低電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記送信する第４工程を実行する
ことを特徴とする。
【００１２】
前記リーダ・ライタは、前記第１工程の後、前記タグが前記第２工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、前記第１工程を繰り返し行なってもよい。
【００１３】
前記リーダ・ライタは、前記第３工程の後、前記タグが前記第４工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、受信するまで前記送信出力を段階的にアップする第５工程を実行してもよい。
【００１４】
前記リーダ・ライタは、前記第５工程の中で、前記送信出力をアップする前に、前記送信出力が最大になっていることを検出した場合は、前記第１工程に戻ることが、好ましい。
【００１５】
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間及び前記第５工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグ側アンテナに交信可能なレベルの誘起電圧が発生しない場合は、前記第２工程の最初に戻ることが、好ましい。
【００１６】
前記電力切換部は、前記第３工程において、前記電圧レベルを示すコマンドに応じて、前記タグ側アンテナに誘起する電圧レベルが交信可能な最低レベルになると予測される送信出力に変更してもよい。
【００１７】
前記タグ側送受信制御部は、前記電圧レベルに応じて、前記電圧レベルを示すコマンドを選択し、
前記インピーダンス変移制御部は、選択されたコマンドに基づいて前記負荷変調部の制御を行なってもよい。
【００１８】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナに供給する電流を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【００１９】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナと電源との間に接続された可変抵抗の抵抗値を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【００２０】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナのＱ値を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【００２１】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの共振周波数を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るＲＦＩＤシステムにおいては、リーダ・ライタが最初に最大送信出力でタグが交信可能な範囲に存在するか否かを調査し、存在が確認された場合は、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げるようにしたので、タグをすばやく見つけることができ、しかもタグで消費するエネルギーを短時間で最小値に設定することができる。
【００２３】
また、交信時にはタグ側の受信レベルは交信可能な最小値となっているため、タグで発生する電力損失を最小にすることができ、その結果タグの温度上昇を最小にすることが可能である。
【００２４】
更に、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げた結果、タグとの交信が不能になった場合には、交信可能になるまで段階的に送信出力をアップさせるようにしたので、確実にタグとの交信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムのブロック図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムにおいて、リーダ・ライタがタグとデータ交信を開始する前までの、リーダ・ライタとタグとの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る電力供給部の第１の実施形態を示す回路図である。
【図４】本発明に係る電力供給部の第２の実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明に係る電力供給部の第３の実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明に係る電力供給部の第４の実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。
【００２７】
［１．ＲＦＩＤシステムの構成］
図１は、本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムのブロック図である。ＲＦＩＤシステムは、タグ１００とリーダ・ライタ２００とで構成されている。
【００２８】
タグ１００は、タグ側アンテナ１１０、負荷変調部１２０、インピーダンス変移制御部１３０、レベル検出部１４０、及び、タグ側送受信制御部１５０を備えている。
【００２９】
リーダ・ライタ２００は、Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側アンテナ２１０、電力供給部２２０、電力切換部２３０、インピーダンス変移判定部２４０、データ受信部２５０、Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側送受信制御部２６０、及び、表示部２７０を備えている。
【００３０】
［１．１．タグの構成］
タグ側アンテナ１１０は、リーダ・ライタ２００との間で電波の送受信を行なう。
【００３１】
負荷変調部１２０は、インピーダンス変移制御部１３０の出力に応じて、タグ側アンテナ１１０の負荷インピーダンスの変調を行なう。
【００３２】
インピーダンス変移制御部１３０は、タグ側送受信制御部１５０で選択された送信コマンド、あるいは送信デーダに基づいて前記負荷変調部１２０を制御する。
【００３３】
レベル検出部１４０は、タグ側アンテナ１１０に誘起した電圧レベルをＡＤ（交流／直流）変換して、その結果をタグ側送受信制御部１５０に出力する。
【００３４】
タグ側送受信制御部１５０は、レベル検出部１４０で検出された電圧レベルに応じて、その電圧レベルを示すコマンドを選択してインピーダンス変移制御部１３０に出力する。また、タグ側送受信制御部１５０は、リーダ・ライタ２００から送信されたコマンドに応じて、リーダ・ライタ２００へ送信するデータをインピーダンス変移制御部１３０に出力する。
【００３５】
［１．２．リーダ・ライタの構成］
Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０は、タグ１００との間で電波の送受信を行なう。
【００３６】
電力供給部２２０は、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する複数の電力レベルを備えている。電力切換部２３０により切り換えられた電力レベルをＲ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する。
【００３７】
電力切換部２３０は、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０の出力に応じて電力供給部２２０がＲ／Ｗ側アンテナ２１０へ供給する電力の切換を行なう。
【００３８】
インピーダンス変移判定部２４０は、タグ１００とのデータ交信前において、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０から無変調の搬送波を出力しているときに、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０のインピーダンス変移を検出し、タグ１００から送信された電圧レベルを示すコマンドを抽出してＲ／Ｗ側送受信制御部２６０に出力する。
【００３９】
データ受信部２５０は、タグ１００との交信時にタグ１００から送られてきてＲ／Ｗ側アンテナ２１０で受信した受信データ、及びコマンドを検出し、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０へ出力する。
【００４０】
Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、送受信に関わる全ての制御を行なう。例えば、インピーダンス変移判定部２４０から出力された電圧レベルを示すコマンドに応じて、電力切換部２３０に最適な送信出力データを出力する。また、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、データ受信部２５０から送られてきたデータやコマンドの処理を行なう。更に、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、交信可能なタグ１００の有無や、データ受信部２５０から送られてきたデータについて、使用者に有用な情報を表示部２７０を介して表示する。
【００４１】
［２．ＲＦＩＤシステムの動作］
図２は、本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムにおいて、リーダ・ライタ２００がタグ１００とデータ交信を開始する前までの、リーダ・ライタ２００とタグ１００との動作を示すフローチャートである。中央の破線の左側にリーダ・ライタ２００の動作を示し、右側にタグ１００の動作を示す。各ステップの左に付したＳｎ(ｎは整数)は以下の説明で用いるためのステップ番号である。図１および図２を参照しながら、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムの動作説明を行なう。
【００４２】
［２．１．第１工程］
まず、ステップＳ１にて、リーダ・ライタ２００は、最大出力で搬送波だけを送信する。この工程を第１工程と称する。
【００４３】
［２．２．第２工程］
続いて、ステップＳ２からＳ６までのタグ１００側の動作を第２工程と称するものとする。
【００４４】
リーダ・ライタ２００の近くにタグ１００がある場合は、ステップＳ２に示すように、タグ１００のタグ側アンテナ１１０に誘起電圧が発生する。タグ１００はこの誘起電圧を整流して、タグ１００内の各回路に供給する。最初に誘起電圧が発生した場合は、ステップＳ３に示すように、タグ１００内の回路を初期リセットする。
【００４５】
次に、ステップＳ４に進み、レベル検出部１４０がタグ側アンテナ１１０に誘起した電圧をＡＤ変換して、電圧レベルをタグ側送受信制御部１５０に出力する。
【００４６】
ステップＳ５で、タグ側送受信制御部１５０は電圧レベルを評価して、リーダ・ライタ２００と交信可能な電圧レベル以上であれば、電圧レベルを示すコマンドを選択してインピーダンス変移制御部１３０に出力する。ステップＳ６では、インピーダンス変移制御部１３０は、選択されたコマンドに応じて負荷変調部１２０を制御する。
【００４７】
なお、ステップＳ５でタグ側アンテナ１１０の誘起電圧レベルが、リーダ・ライタ２００と交信可能な電圧レベルに満たない場合は、ステップＳ２またはＳ３に戻りリーダ・ライタ２００と交信可能な電圧レベルになるまでこのループを繰り返す。
【００４８】
［２．３．第３工程］
続いて、ステップＳ７からＳ９までのリーダ・ライタ２００側の動作を第３工程と称するものとする。
【００４９】
ステップＳ６に於いて、タグ１００側から電圧レベルを示すコマンドが送信されると、その影響でＲ／Ｗ側アンテナ２１０のインピーダンスが変化する。ステップＳ７で、インピーダンス変移判定部２４０はその変化を検出し、送られてきた電圧レベルを示すコマンドを抽出する。ステップＳ８で、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は電圧レベルを示すコマンドに応じて、タグ１００の受信レベルが交信可能な最小の受信レベルになる送信出力を選択して、そのデータを電力切換部２３０へ出力する。
【００５０】
交信可能な最小の受信レベルを求めるには、以下のようにする。例えば、送信出力を０から１５までの１６レベルに分け、ステップＳ１では、最大のレベル１５で搬送波を送信する。
【００５１】
タグ１００は、タグ側アンテナ１１０に誘起した電圧について、レベル検出部１４０が有するＡＤ変換器により、レベル（電圧レベル）分けする。タグ側の誘起電圧のレベル分けも、例えば０から１５までの１６段階からなる。
【００５２】
電圧レベルが０の場合は、リーダ・ライタ２００との交信は不可能である。１以上であれば交信可能である。すなわち、最低交信可能レベルは１であり、レベルの数字が大きいほど誘起電圧が大きくなる。
【００５３】
例えば、レベル検出部１４０が、（第２工程・ステップＳ４にて）レベル４を検出したとする。このとき、インピーダンス変移制御部１３０は、レベル４を示すコマンドを送信する様に、負荷変調部１２０の制御を行なう。すると、（リーダ・ライタ２００側の）Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０は、このレベル４を示すコマンドに応じてインピーダンスが変化する。この変化をインピーダンス変移判定部２４０が検出し、インピーダンス変移判定部２４０は、タグ１００での電圧レベルが４であることをＲ／Ｗ側送受信制御部２６０に出力する。
【００５４】
これを受けて、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、タグ１００の電圧レベルがレベル１になると予測されるような送信出力を選択する。選択の手順は以下のようなものである。つまり、現在のタグ１００での電圧レベルが（前述のように）４であり、まだ３レベル下げ得る余地があるから、リーダ・ライタ２００側の送信出力を３レベル下げた“１２”に設定（選択）する。つまり、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、タグ１００での電圧レベルを示すコマンド内の電圧レベルと、タグ側アンテナ１１０に誘起される電圧として最低交信可能レベルである電圧レベルとの差に応じて、電力切換部２３０の送信出力の切換を制御する。
【００５５】
ステップＳ８で、電力切換部２３０は、電力供給部２２０の電力を切換える。ステップＳ９で電力供給部２２０は変更した送信出力で無変調の搬送波を送信する。
【００５６】
なお、第２工程のステップＳ５で、タグ１００での受信レベルが１未満の場合は、ステップ６でコマンド送信が行われないため、リーダ・ライタ２００側のステップＳ７ではコマンドの受信ができない。その場合はステップＳ１０に移行し、タグ１００が第２工程を実行するために要する時間以上経過してもコマンドの受信ができない場合は、タグ１００が交信可能範囲に存在しないということなので、ステップＳ１に戻り、第１工程である最大出力での送信を繰り返す。
【００５７】
［２．４．第４工程］
続いて、ステップＳ１２とＳ１３のタグ１００側の動作を第４工程と称するものとする。
【００５８】
タグ１００は、ステップＳ６で（誘起電圧の）電圧レベルを示すコマンドを送信した後、リーダ・ライタ２００側が第３工程を実行する時間だけステップＳ１１で待った後、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、再びレベル検出部１４０が（誘起電圧の）電圧レベルを検出する。検出した電圧レベルがリーダ・ライタ２００と交信可能なレベル、即ち１以上であれば、ステップＳ１３でその電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行なう。
【００５９】
なお、ステップＳ１２で電圧レベルが１未満の場合は、リーダ・ライタ２００が、ステップＳ８にて送信出力を下げすぎた可能性があるため、ステップＳ１４に進みリーダ・ライタ２００が後述する第５工程を完了する時間まで繰り返し電圧レベルの検出を行ない、電圧レベルが１以上になるのを待つ。しかし、第５工程を実行する時間以上経過した場合は、リーダ・ライタ２００との距離が交信可能範囲外になっていると見なされうるので、第２工程の最初の状態に戻る。
【００６０】
［２．５．リーダ・ライタとタグの実際のデータ交信の開始、及び、第５工程］
リーダ・ライタ２００は、ステップＳ９で送信出力を変更した後、ステップＳ１５にて再度タグ１００から送信された（誘起電圧の）電圧レベルを示すコマンドを受信する。この結果タグ１００の電圧レベルが１以上の場合は、最小電力での交信が可能と判断して、ステップＳ１９にてＲ／Ｗ側送受信制御部２６０は表示部２７０を用いてその旨の表示を行ない、タグ１００との実際のデータ交信を開始する。
【００６１】
続いて、ステップＳ１６からＳ１８までのリーダ・ライタ２００側の動作を第５工程と称するものとする。
【００６２】
リーダ・ライタ２００が、ステップＳ１５で（誘起電圧の）電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、ステップＳ１６でタグ１００が前述の第４工程を実行する時間以上経過したかどうかを調べ、経過している場合は、ステップＳ８でＲ／Ｗ側送受信制御部２６０が送信出力を下げ過ぎたと判断し、ステップ１７に移行し、現在の送信出力が最大出力か否かを確認する。最大出力未満であれば、ステップＳ１８でＲ／Ｗ側送受信制御部２６０は電力切換部２３０に対し送信出力を１レベル大きい送信出力に変更する。次に、ステップＳ９に戻って、再度変更した送信出力で搬送波を送信し、ステップＳ１５で電圧レベルを示すコマンドが受信できるか確認する。確認できない場合はステップＳ１６からＳ９のループを送信出力が最大になるまで繰り返す。
【００６３】
なお、ステップＳ１７で送信出力がすでに最大となっている場合は、これ以上出力を上げられないので、交信可能範囲にタグ１００が存在しないと判断し、ステップＳ１に戻り最初からやり直す。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムのリーダ・ライタ２００においては、最初に最大送信出力でタグ１００が交信可能な範囲に存在するか否かを調査し、存在が確認された場合は、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げるようにしたので、タグ１００をすばやく見つけることができ、しかもタグ１００で消費するエネルギーを短時間で最小値に設定することができる。
【００６５】
また、交信時にはタグ１００側の受信レベルは交信可能な最小のものとなっているため、タグ１００で発生する電力損失を最小にすることができ、その結果タグ１００の温度上昇を最小にすることが可能である。
【００６６】
さらに、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げた結果、タグ１００との交信が不能になった場合は、交信可能になるまで段階的に送信出力をアップさせるようにしたので、確実にタグ１００との交信が可能となる。
【００６７】
［３．リーダ・ライタの電力供給部の実施形態］
本発明に係るリーダ・ライタ２００に含まれる電力供給部２２０は、様々に構成され得る。次に、本発明に係る電力供給部２２０の実施形態を複数示すものとする。
【００６８】
［３．１．電力供給部の第１の実施形態］
図３は、本発明に係る電力供給部２２０の第１の実施形態を示す回路図である。電力供給部２２０は、電流源Ｉ１〜Ｉ４、及び電流源Ｉ１〜Ｉ４に直列に接続されたスイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４で構成されている。電流源とスイッチ手段の直列回路は、電源とＲ／Ｗ側アンテナ２１０の一端との間に接続されている。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の各々は、制御端子を備えており、制御端子は電力切換部２３０の出力により制御されている。
【００６９】
Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する電流をリニアに変えるのであれば、電流源Ｉ１〜Ｉ４の各々の電流値を、２のべき乗に設定すれば、スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフの組み合わせで１６通りの電流値の設定が可能となる。
【００７０】
また、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する電流を（２のべき乗などの）リニアでない電流値に設定する場合には、電流源Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４の電流値を、個々のレベルに合った電流値に設定して、スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４のどれか１つだけをオンするようにすればよい。なお、このようなやり方で１６レベルの変化をさせる場合は電流源もレベル数と同じ１６個用意する必要があるといえる。
【００７１】
［３．２．電力供給部の第２の実施形態］
図４は、本発明に係る電力供給部２２０の第２の実施形態を示す回路図である。図３に示す回路との違いは、電流源Ｉ１〜Ｉ４を抵抗Ｒ１〜Ｒ４に変更したことである。この回路においても電源からＲ／Ｗ側アンテナ２１０に供給される電力は抵抗Ｒ１〜Ｒ４の値によって変化させることができる。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の制御については図３に示す回路と同様であり説明を省略する。
【００７２】
［３．３．電力供給部の第３の実施形態］
図５は、本発明に係る電力供給部２２０の第３の実施形態を示す回路図である。図５に示す回路では、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の各々に直列接続されたスイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の各々が、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に並列に接続されている。図３、図４に示す回路との違いは、図３、図４に示す回路がＲ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する電力を変更しているのに対し、図５に示す回路は、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に並列接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ４の値を変えて、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０のＱ値を変更するようにしていることである。このことにより、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０の送信電力を変えることができる。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の制御については図３に示す回路と同様であり説明を省略する。
【００７３】
［３．４．電力供給部の第４の実施形態］
図６は、本発明に係る電力供給部２２０の第４の実施形態を示す回路図である。この回路では、図５に示す回路における抵抗Ｒ１〜Ｒ４に変えて、コンデンサＣ１〜Ｃ４が設けられている。このため、スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフに応じて、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０の共振周波数が変化する。従って、図５に示す回路の場合と同様に、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０の送信電力を変えることができる。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の制御については図３に示す回路と同様であり説明を省略する。
【符号の説明】
【００７４】
１００・・・タグ、１１０・・・タグ側アンテナ、１２０・・・負荷変調部、１３０・・・インピーダンス変移制御部、１４０・・・レベル検出部、１５０・・・タグ側送受信制御部、２００・・・リーダ・ライタ、２１０・・・Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側アンテナ、２２０・・・電力供給部、２３０・・・電力切換部、２４０・・・インピーダンス変移判定部、２５０・・・データ受信部、２６０・・・Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側送受信制御部、２７０・・・表示部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００５−１５９６５３公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リーダ・ライタとタグとの間で交信を行なうＲＦＩＤシステムに関し、特にタグにおける発熱を最小限にすることが可能なＲＦＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＲＦＩＤタグ(以下、タグと表記する)の小型化と低価格化が著しく進み、更に、バーコードに比べ圧倒的に多くの情報量を扱えるため、多くの製品や商品などに取り付けられ利用されるようになってきた。
【０００３】
例えば、商店に陳列されている商品の内容や流通履歴などの情報が、商品に取り付けられているタグのメモリに格納されており、消費者はリーダ・ライタを目的の商品に近づけるだけで商品の情報を確認することができる。
【０００４】
更に、タグは近距離通信手段としての機能を備えているため、各種センサと組み合わせてセンサで検出した情報をタグからリーダ・ライタに送信することで、様々な情報を収集することができる。なお、センサの検出する情報としては、温度、圧力、光量、磁場などどのようなものでもかまわない。
【０００５】
タグとセンサとを組み合わせ、センサが検出した信号をデータとしてリーダ・ライタに送信するような用途の場合、タグの影響がセンサの出力に及ばないようにする必要がある。例えば、温度センサと組み合わせる場合、タグの動作時における発熱が多ければ、タグの発熱が温度センサの検出温度に影響を与える可能性がある。温度以外のセンサの場合についても、タグの発熱によりセンサの検出値が影響を受ける虞があるため、タグにおける発熱を最小限に抑える必要がある。
【０００６】
受動タイプのタグの場合、タグの動作エネルギーは、タグ側アンテナに誘起する起電力が大きい程大きくなるため、必要以上に大きな起電力が発生すると余分なエネルギーは熱となってしまいタグの温度を上昇させてしまう。そのため、タグがリーダ・ライタと交信を行なう場合は、タグ側アンテナに誘起する起電力はタグの動作が可能な最小限の電力になっていることが望ましい。
【０００７】
特許文献１に開示される無線タグ情報通信装置では、リーダ・ライタの出力を段階的に増加させて、タグとの読み取り、または書き込みが可能な限りにおいて極力小さい送信出力で交信を実行する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示される無線タグ情報通信装置では、リーダ・ライタの出力を段階的に増加させているので、タグがリーダ・ライタから離れている場合は、送信出力が大きくなるまで交信できないという問題がある。
【０００９】
特に、タグの位置が不明であり、当初タグが交信可能な範囲内にあるかどうかが分からない場合、若しくは、リーダ・ライタを移動してタグと交信可能な位置まで近づける必要がある場合等では、まず、タグが交信可能な範囲内にあることを検出する必要がある。しかし、従来のように送信出力を小さい方から段階的に大きくしていたのでは、タグが交信可能な範囲に入ってきたにもかかわらず、交信可能となる前にリーダ・ライタを移動してしまい、タグとの交信ができない可能性がある。
【００１０】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、リーダ・ライタが素速く交信可能なタグを見つけ出すことができ、しかもタグで消費する電力を最小限に抑えることが可能なＲＦＩＤシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の目的を達成するために為されたものである。本発明に係るＲＦＩＤシステムは、
リーダ・ライタとタグとの間で交信を行なうＲＦＩＤシステムであって、
前記リーダ・ライタは、
前記タグとの間で電波を送受信するＲ／Ｗ側アンテナと、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナに電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部が供給する電力を切換える電力切換部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナのインピーダンス変移を判定するインピーダンス変移判定部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナで受信した受信データを検出するデータ受信部と、
前記リーダ・ライタ全体の機能を制御するＲ／Ｗ側送受信制御部を備え、
前記タグは、
前記リーダ・ライタとの間で電波を送受信するタグ側アンテナと、
前記タグ側アンテナの負荷インピーダンスを変調する負荷変調部と、
前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを検出するレベル検出部と、
前記タグ全体の機能を制御するタグ側送受信制御部と、
前記タグ側送受信制御部の出力に応じて前記負荷変調部を制御するインピーダンス変移制御部を備え、
前記リーダ・ライタと前記タグとの交信に先立って、
前記リーダ・ライタは、無変調の搬送波を最大出力で送信する第１工程を実行し、
前記タグは、前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを前記レベル検出部で検出し、前記電圧レベルが前記リーダ・ライタと交信可能な電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記コマンドを送信する第２工程を実行し、
前記リーダ・ライタは、前記タグ側から送られてきた前記電圧レベルを示すコマンドに応じて、前記電力切換部により、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの送信出力を所定のレベルに変更する第３工程を実行し、
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間以上経過した後に、前記タグ側アンテナに誘起する電圧レベルが、前記リーダ・ライタと交信可能な最低電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記送信する第４工程を実行する
ことを特徴とする。
【００１２】
前記リーダ・ライタは、前記第１工程の後、前記タグが前記第２工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、前記第１工程を繰り返し行なってもよい。
【００１３】
前記リーダ・ライタは、前記第３工程の後、前記タグが前記第４工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、受信するまで前記送信出力を段階的にアップする第５工程を実行してもよい。
【００１４】
前記リーダ・ライタは、前記第５工程の中で、前記送信出力をアップする前に、前記送信出力が最大になっていることを検出した場合は、前記第１工程に戻ることが、好ましい。
【００１５】
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間及び前記第５工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグ側アンテナに交信可能なレベルの誘起電圧が発生しない場合は、前記第２工程の最初に戻ることが、好ましい。
【００１６】
前記電力切換部は、前記第３工程において、前記電圧レベルを示すコマンドに応じて、前記タグ側アンテナに誘起する電圧レベルが交信可能な最低レベルになると予測される送信出力に変更してもよい。
【００１７】
前記タグ側送受信制御部は、前記電圧レベルに応じて、前記電圧レベルを示すコマンドを選択し、
前記インピーダンス変移制御部は、選択されたコマンドに基づいて前記負荷変調部の制御を行なってもよい。
【００１８】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナに供給する電流を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【００１９】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナと電源との間に接続された可変抵抗の抵抗値を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【００２０】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナのＱ値を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【００２１】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの共振周波数を、前記電力切換部の出力に応じて変更してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るＲＦＩＤシステムにおいては、リーダ・ライタが最初に最大送信出力でタグが交信可能な範囲に存在するか否かを調査し、存在が確認された場合は、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げるようにしたので、タグをすばやく見つけることができ、しかもタグで消費するエネルギーを短時間で最小値に設定することができる。
【００２３】
また、交信時にはタグ側の受信レベルは交信可能な最小値となっているため、タグで発生する電力損失を最小にすることができ、その結果タグの温度上昇を最小にすることが可能である。
【００２４】
更に、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げた結果、タグとの交信が不能になった場合には、交信可能になるまで段階的に送信出力をアップさせるようにしたので、確実にタグとの交信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムのブロック図である。
【図２】本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムにおいて、リーダ・ライタがタグとデータ交信を開始する前までの、リーダ・ライタとタグとの動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る電力供給部の第１の実施形態を示す回路図である。
【図４】本発明に係る電力供給部の第２の実施形態を示す回路図である。
【図５】本発明に係る電力供給部の第３の実施形態を示す回路図である。
【図６】本発明に係る電力供給部の第４の実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。
【００２７】
［１．ＲＦＩＤシステムの構成］
図１は、本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムのブロック図である。ＲＦＩＤシステムは、タグ１００とリーダ・ライタ２００とで構成されている。
【００２８】
タグ１００は、タグ側アンテナ１１０、負荷変調部１２０、インピーダンス変移制御部１３０、レベル検出部１４０、及び、タグ側送受信制御部１５０を備えている。
【００２９】
リーダ・ライタ２００は、Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側アンテナ２１０、電力供給部２２０、電力切換部２３０、インピーダンス変移判定部２４０、データ受信部２５０、Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側送受信制御部２６０、及び、表示部２７０を備えている。
【００３０】
［１．１．タグの構成］
タグ側アンテナ１１０は、リーダ・ライタ２００との間で電波の送受信を行なう。
【００３１】
負荷変調部１２０は、インピーダンス変移制御部１３０の出力に応じて、タグ側アンテナ１１０の負荷インピーダンスの変調を行なう。
【００３２】
インピーダンス変移制御部１３０は、タグ側送受信制御部１５０で選択された送信コマンド、あるいは送信デーダに基づいて前記負荷変調部１２０を制御する。
【００３３】
レベル検出部１４０は、タグ側アンテナ１１０に誘起した電圧レベルをＡＤ（交流／直流）変換して、その結果をタグ側送受信制御部１５０に出力する。
【００３４】
タグ側送受信制御部１５０は、レベル検出部１４０で検出された電圧レベルに応じて、その電圧レベルを示すコマンドを選択してインピーダンス変移制御部１３０に出力する。また、タグ側送受信制御部１５０は、リーダ・ライタ２００から送信されたコマンドに応じて、リーダ・ライタ２００へ送信するデータをインピーダンス変移制御部１３０に出力する。
【００３５】
［１．２．リーダ・ライタの構成］
Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０は、タグ１００との間で電波の送受信を行なう。
【００３６】
電力供給部２２０は、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する複数の電力レベルを備えている。電力切換部２３０により切り換えられた電力レベルをＲ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する。
【００３７】
電力切換部２３０は、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０の出力に応じて電力供給部２２０がＲ／Ｗ側アンテナ２１０へ供給する電力の切換を行なう。
【００３８】
インピーダンス変移判定部２４０は、タグ１００とのデータ交信前において、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０から無変調の搬送波を出力しているときに、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０のインピーダンス変移を検出し、タグ１００から送信された電圧レベルを示すコマンドを抽出してＲ／Ｗ側送受信制御部２６０に出力する。
【００３９】
データ受信部２５０は、タグ１００との交信時にタグ１００から送られてきてＲ／Ｗ側アンテナ２１０で受信した受信データ、及びコマンドを検出し、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０へ出力する。
【００４０】
Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、送受信に関わる全ての制御を行なう。例えば、インピーダンス変移判定部２４０から出力された電圧レベルを示すコマンドに応じて、電力切換部２３０に最適な送信出力データを出力する。また、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、データ受信部２５０から送られてきたデータやコマンドの処理を行なう。更に、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、交信可能なタグ１００の有無や、データ受信部２５０から送られてきたデータについて、使用者に有用な情報を表示部２７０を介して表示する。
【００４１】
［２．ＲＦＩＤシステムの動作］
図２は、本発明の好適な実施形態に係るＲＦＩＤシステムにおいて、リーダ・ライタ２００がタグ１００とデータ交信を開始する前までの、リーダ・ライタ２００とタグ１００との動作を示すフローチャートである。中央の破線の左側にリーダ・ライタ２００の動作を示し、右側にタグ１００の動作を示す。各ステップの左に付したＳｎ(ｎは整数)は以下の説明で用いるためのステップ番号である。図１および図２を参照しながら、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムの動作説明を行なう。
【００４２】
［２．１．第１工程］
まず、ステップＳ１にて、リーダ・ライタ２００は、最大出力で搬送波だけを送信する。この工程を第１工程と称する。
【００４３】
［２．２．第２工程］
続いて、ステップＳ２からＳ６までのタグ１００側の動作を第２工程と称するものとする。
【００４４】
リーダ・ライタ２００の近くにタグ１００がある場合は、ステップＳ２に示すように、タグ１００のタグ側アンテナ１１０に誘起電圧が発生する。タグ１００はこの誘起電圧を整流して、タグ１００内の各回路に供給する。最初に誘起電圧が発生した場合は、ステップＳ３に示すように、タグ１００内の回路を初期リセットする。
【００４５】
次に、ステップＳ４に進み、レベル検出部１４０がタグ側アンテナ１１０に誘起した電圧をＡＤ変換して、電圧レベルをタグ側送受信制御部１５０に出力する。
【００４６】
ステップＳ５で、タグ側送受信制御部１５０は電圧レベルを評価して、リーダ・ライタ２００と交信可能な電圧レベル以上であれば、電圧レベルを示すコマンドを選択してインピーダンス変移制御部１３０に出力する。ステップＳ６では、インピーダンス変移制御部１３０は、選択されたコマンドに応じて負荷変調部１２０を制御する。
【００４７】
なお、ステップＳ５でタグ側アンテナ１１０の誘起電圧レベルが、リーダ・ライタ２００と交信可能な電圧レベルに満たない場合は、ステップＳ２またはＳ３に戻りリーダ・ライタ２００と交信可能な電圧レベルになるまでこのループを繰り返す。
【００４８】
［２．３．第３工程］
続いて、ステップＳ７からＳ９までのリーダ・ライタ２００側の動作を第３工程と称するものとする。
【００４９】
ステップＳ６に於いて、タグ１００側から電圧レベルを示すコマンドが送信されると、その影響でＲ／Ｗ側アンテナ２１０のインピーダンスが変化する。ステップＳ７で、インピーダンス変移判定部２４０はその変化を検出し、送られてきた電圧レベルを示すコマンドを抽出する。ステップＳ８で、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は電圧レベルを示すコマンドに応じて、タグ１００の受信レベルが交信可能な最小の受信レベルになる送信出力を選択して、そのデータを電力切換部２３０へ出力する。
【００５０】
交信可能な最小の受信レベルを求めるには、以下のようにする。例えば、送信出力を０から１５までの１６レベルに分け、ステップＳ１では、最大のレベル１５で搬送波を送信する。
【００５１】
タグ１００は、タグ側アンテナ１１０に誘起した電圧について、レベル検出部１４０が有するＡＤ変換器により、レベル（電圧レベル）分けする。タグ側の誘起電圧のレベル分けも、例えば０から１５までの１６段階からなる。
【００５２】
電圧レベルが０の場合は、リーダ・ライタ２００との交信は不可能である。１以上であれば交信可能である。すなわち、最低交信可能レベルは１であり、レベルの数字が大きいほど誘起電圧が大きくなる。
【００５３】
例えば、レベル検出部１４０が、（第２工程・ステップＳ４にて）レベル４を検出したとする。このとき、インピーダンス変移制御部１３０は、レベル４を示すコマンドを送信する様に、負荷変調部１２０の制御を行なう。すると、（リーダ・ライタ２００側の）Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０は、このレベル４を示すコマンドに応じてインピーダンスが変化する。この変化をインピーダンス変移判定部２４０が検出し、インピーダンス変移判定部２４０は、タグ１００での電圧レベルが４であることをＲ／Ｗ側送受信制御部２６０に出力する。
【００５４】
これを受けて、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、タグ１００の電圧レベルがレベル１になると予測されるような送信出力を選択する。選択の手順は以下のようなものである。つまり、現在のタグ１００での電圧レベルが（前述のように）４であり、まだ３レベル下げ得る余地があるから、リーダ・ライタ２００側の送信出力を３レベル下げた“１２”に設定（選択）する。つまり、Ｒ／Ｗ側送受信制御部２６０は、タグ１００での電圧レベルを示すコマンド内の電圧レベルと、タグ側アンテナ１１０に誘起される電圧として最低交信可能レベルである電圧レベルとの差に応じて、電力切換部２３０の送信出力の切換を制御する。
【００５５】
ステップＳ８で、電力切換部２３０は、電力供給部２２０の電力を切換える。ステップＳ９で電力供給部２２０は変更した送信出力で無変調の搬送波を送信する。
【００５６】
なお、第２工程のステップＳ５で、タグ１００での受信レベルが１未満の場合は、ステップ６でコマンド送信が行われないため、リーダ・ライタ２００側のステップＳ７ではコマンドの受信ができない。その場合はステップＳ１０に移行し、タグ１００が第２工程を実行するために要する時間以上経過してもコマンドの受信ができない場合は、タグ１００が交信可能範囲に存在しないということなので、ステップＳ１に戻り、第１工程である最大出力での送信を繰り返す。
【００５７】
［２．４．第４工程］
続いて、ステップＳ１２とＳ１３のタグ１００側の動作を第４工程と称するものとする。
【００５８】
タグ１００は、ステップＳ６で（誘起電圧の）電圧レベルを示すコマンドを送信した後、リーダ・ライタ２００側が第３工程を実行する時間だけステップＳ１１で待った後、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、再びレベル検出部１４０が（誘起電圧の）電圧レベルを検出する。検出した電圧レベルがリーダ・ライタ２００と交信可能なレベル、即ち１以上であれば、ステップＳ１３でその電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行なう。
【００５９】
なお、ステップＳ１２で電圧レベルが１未満の場合は、リーダ・ライタ２００が、ステップＳ８にて送信出力を下げすぎた可能性があるため、ステップＳ１４に進みリーダ・ライタ２００が後述する第５工程を完了する時間まで繰り返し電圧レベルの検出を行ない、電圧レベルが１以上になるのを待つ。しかし、第５工程を実行する時間以上経過した場合は、リーダ・ライタ２００との距離が交信可能範囲外になっていると見なされうるので、第２工程の最初の状態に戻る。
【００６０】
［２．５．リーダ・ライタとタグの実際のデータ交信の開始、及び、第５工程］
リーダ・ライタ２００は、ステップＳ９で送信出力を変更した後、ステップＳ１５にて再度タグ１００から送信された（誘起電圧の）電圧レベルを示すコマンドを受信する。この結果タグ１００の電圧レベルが１以上の場合は、最小電力での交信が可能と判断して、ステップＳ１９にてＲ／Ｗ側送受信制御部２６０は表示部２７０を用いてその旨の表示を行ない、タグ１００との実際のデータ交信を開始する。
【００６１】
続いて、ステップＳ１６からＳ１８までのリーダ・ライタ２００側の動作を第５工程と称するものとする。
【００６２】
リーダ・ライタ２００が、ステップＳ１５で（誘起電圧の）電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、ステップＳ１６でタグ１００が前述の第４工程を実行する時間以上経過したかどうかを調べ、経過している場合は、ステップＳ８でＲ／Ｗ側送受信制御部２６０が送信出力を下げ過ぎたと判断し、ステップ１７に移行し、現在の送信出力が最大出力か否かを確認する。最大出力未満であれば、ステップＳ１８でＲ／Ｗ側送受信制御部２６０は電力切換部２３０に対し送信出力を１レベル大きい送信出力に変更する。次に、ステップＳ９に戻って、再度変更した送信出力で搬送波を送信し、ステップＳ１５で電圧レベルを示すコマンドが受信できるか確認する。確認できない場合はステップＳ１６からＳ９のループを送信出力が最大になるまで繰り返す。
【００６３】
なお、ステップＳ１７で送信出力がすでに最大となっている場合は、これ以上出力を上げられないので、交信可能範囲にタグ１００が存在しないと判断し、ステップＳ１に戻り最初からやり直す。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係るＲＦＩＤシステムのリーダ・ライタ２００においては、最初に最大送信出力でタグ１００が交信可能な範囲に存在するか否かを調査し、存在が確認された場合は、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げるようにしたので、タグ１００をすばやく見つけることができ、しかもタグ１００で消費するエネルギーを短時間で最小値に設定することができる。
【００６５】
また、交信時にはタグ１００側の受信レベルは交信可能な最小のものとなっているため、タグ１００で発生する電力損失を最小にすることができ、その結果タグ１００の温度上昇を最小にすることが可能である。
【００６６】
さらに、送信出力を交信可能な最低レベルまで一気に下げた結果、タグ１００との交信が不能になった場合は、交信可能になるまで段階的に送信出力をアップさせるようにしたので、確実にタグ１００との交信が可能となる。
【００６７】
［３．リーダ・ライタの電力供給部の実施形態］
本発明に係るリーダ・ライタ２００に含まれる電力供給部２２０は、様々に構成され得る。次に、本発明に係る電力供給部２２０の実施形態を複数示すものとする。
【００６８】
［３．１．電力供給部の第１の実施形態］
図３は、本発明に係る電力供給部２２０の第１の実施形態を示す回路図である。電力供給部２２０は、電流源Ｉ１〜Ｉ４、及び電流源Ｉ１〜Ｉ４に直列に接続されたスイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４で構成されている。電流源とスイッチ手段の直列回路は、電源とＲ／Ｗ側アンテナ２１０の一端との間に接続されている。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の各々は、制御端子を備えており、制御端子は電力切換部２３０の出力により制御されている。
【００６９】
Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する電流をリニアに変えるのであれば、電流源Ｉ１〜Ｉ４の各々の電流値を、２のべき乗に設定すれば、スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフの組み合わせで１６通りの電流値の設定が可能となる。
【００７０】
また、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する電流を（２のべき乗などの）リニアでない電流値に設定する場合には、電流源Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４の電流値を、個々のレベルに合った電流値に設定して、スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４のどれか１つだけをオンするようにすればよい。なお、このようなやり方で１６レベルの変化をさせる場合は電流源もレベル数と同じ１６個用意する必要があるといえる。
【００７１】
［３．２．電力供給部の第２の実施形態］
図４は、本発明に係る電力供給部２２０の第２の実施形態を示す回路図である。図３に示す回路との違いは、電流源Ｉ１〜Ｉ４を抵抗Ｒ１〜Ｒ４に変更したことである。この回路においても電源からＲ／Ｗ側アンテナ２１０に供給される電力は抵抗Ｒ１〜Ｒ４の値によって変化させることができる。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の制御については図３に示す回路と同様であり説明を省略する。
【００７２】
［３．３．電力供給部の第３の実施形態］
図５は、本発明に係る電力供給部２２０の第３の実施形態を示す回路図である。図５に示す回路では、抵抗Ｒ１〜Ｒ４の各々に直列接続されたスイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の各々が、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に並列に接続されている。図３、図４に示す回路との違いは、図３、図４に示す回路がＲ／Ｗ側アンテナ２１０に供給する電力を変更しているのに対し、図５に示す回路は、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０に並列接続された抵抗Ｒ１〜Ｒ４の値を変えて、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０のＱ値を変更するようにしていることである。このことにより、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０の送信電力を変えることができる。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の制御については図３に示す回路と同様であり説明を省略する。
【００７３】
［３．４．電力供給部の第４の実施形態］
図６は、本発明に係る電力供給部２２０の第４の実施形態を示す回路図である。この回路では、図５に示す回路における抵抗Ｒ１〜Ｒ４に変えて、コンデンサＣ１〜Ｃ４が設けられている。このため、スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４のオン／オフに応じて、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０の共振周波数が変化する。従って、図５に示す回路の場合と同様に、Ｒ／Ｗ側アンテナ２１０の送信電力を変えることができる。スイッチ手段ＳＷ１〜ＳＷ４の制御については図３に示す回路と同様であり説明を省略する。
【符号の説明】
【００７４】
１００・・・タグ、１１０・・・タグ側アンテナ、１２０・・・負荷変調部、１３０・・・インピーダンス変移制御部、１４０・・・レベル検出部、１５０・・・タグ側送受信制御部、２００・・・リーダ・ライタ、２１０・・・Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側アンテナ、２２０・・・電力供給部、２３０・・・電力切換部、２４０・・・インピーダンス変移判定部、２５０・・・データ受信部、２６０・・・Ｒ／Ｗ（リーダ・ライタ）側送受信制御部、２７０・・・表示部。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開２００５−１５９６５３公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リーダ・ライタとタグとの間で交信を行なうＲＦＩＤシステムにおいて、
前記リーダ・ライタは、
前記タグとの間で電波を送受信するＲ／Ｗ側アンテナと、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナに電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部が供給する電力を切換える電力切換部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナのインピーダンス変移を判定するインピーダンス変移判定部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナで受信した受信データを検出するデータ受信部と、
前記リーダ・ライタ全体の機能を制御するＲ／Ｗ側送受信制御部を備え、
前記タグは、
前記リーダ・ライタとの間で電波を送受信するタグ側アンテナと、
前記タグ側アンテナの負荷インピーダンスを変調する負荷変調部と、
前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを検出するレベル検出部と、
前記タグ全体の機能を制御するタグ側送受信制御部と、
前記タグ側送受信制御部の出力に応じて前記負荷変調部を制御するインピーダンス変移制御部を備え、
前記リーダ・ライタと前記タグとの交信に先立って、
前記リーダ・ライタは、無変調の搬送波を最大出力で送信する第１工程を実行し、
前記タグは、前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを前記レベル検出部で検出し、前記電圧レベルが前記リーダ・ライタと交信可能な電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記コマンドを送信する第２工程を実行し、
前記リーダ・ライタは、前記タグ側から送られてきた前記電圧レベルを示すコマンドに応じて、前記電力切換部により、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの送信出力を所定のレベルに変更する第３工程を実行し、
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間以上経過した後に、前記タグ側アンテナに誘起する電圧レベルが、前記リーダ・ライタと交信可能な最低電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記送信する第４工程を実行する
ことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【請求項２】
前記リーダ・ライタは、前記第１工程の後、前記タグが前記第２工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、前記第１工程を繰り返し行なう
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項３】
前記リーダ・ライタは、前記第３工程の後、前記タグが前記第４工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、受信するまで前記送信出力を段階的にアップする第５工程を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項４】
前記リーダ・ライタは、前記第５工程の中で、前記送信出力をアップする前に、前記送信出力が最大になっていることを検出した場合は、前記第１工程に戻る
ことを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項５】
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間及び前記第５工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグ側アンテナに交信可能なレベルの誘起電圧が発生しない場合は、前記第２工程の最初に戻る
ことを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項６】
前記第３工程において、前記Ｒ／Ｗ側送受信制御部は、前記電圧レベルを示すコマンド内の電圧レベルと、タグ側アンテナに誘起される電圧として最低交信可能レベルである電圧レベルとの差に応じて、前記電力切換部の送信出力の切換を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項７】
前記タグ側送受信制御部は、前記電圧レベルに応じて、前記電圧レベルを示すコマンドを選択し、
前記インピーダンス変移制御部は、選択されたコマンドに基づいて前記負荷変調部の制御を行なう
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項８】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナに供給する電流を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項９】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナと電源との間に接続された可変抵抗の抵抗値を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１０】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナのＱ値を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１１】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの共振周波数を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１】
リーダ・ライタとタグとの間で交信を行なうＲＦＩＤシステムにおいて、
前記リーダ・ライタは、
前記タグとの間で電波を送受信するＲ／Ｗ側アンテナと、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナに電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部が供給する電力を切換える電力切換部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナのインピーダンス変移を判定するインピーダンス変移判定部と、
前記Ｒ／Ｗ側アンテナで受信した受信データを検出するデータ受信部と、
前記リーダ・ライタ全体の機能を制御するＲ／Ｗ側送受信制御部を備え、
前記タグは、
前記リーダ・ライタとの間で電波を送受信するタグ側アンテナと、
前記タグ側アンテナの負荷インピーダンスを変調する負荷変調部と、
前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを検出するレベル検出部と、
前記タグ全体の機能を制御するタグ側送受信制御部と、
前記タグ側送受信制御部の出力に応じて前記負荷変調部を制御するインピーダンス変移制御部を備え、
前記リーダ・ライタと前記タグとの交信に先立って、
前記リーダ・ライタは、無変調の搬送波を最大出力で送信する第１工程を実行し、
前記タグは、前記タグ側アンテナに誘起された電圧レベルを前記レベル検出部で検出し、前記電圧レベルが前記リーダ・ライタと交信可能な電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記コマンドを送信する第２工程を実行し、
前記リーダ・ライタは、前記タグ側から送られてきた前記電圧レベルを示すコマンドに応じて、前記電力切換部により、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの送信出力を所定のレベルに変更する第３工程を実行し、
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間以上経過した後に、前記タグ側アンテナに誘起する電圧レベルが、前記リーダ・ライタと交信可能な最低電圧レベル以上であれば、前記インピーダンス変移制御部は、前記電圧レベルを示すコマンドで負荷変調を行ない、前記リーダ・ライタに前記送信する第４工程を実行する
ことを特徴とするＲＦＩＤシステム。
【請求項２】
前記リーダ・ライタは、前記第１工程の後、前記タグが前記第２工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、前記第１工程を繰り返し行なう
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項３】
前記リーダ・ライタは、前記第３工程の後、前記タグが前記第４工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグから前記電圧レベルを示すコマンドを受信しない場合は、受信するまで前記送信出力を段階的にアップする第５工程を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項４】
前記リーダ・ライタは、前記第５工程の中で、前記送信出力をアップする前に、前記送信出力が最大になっていることを検出した場合は、前記第１工程に戻る
ことを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項５】
前記タグは、前記第２工程の後、前記リーダ・ライタが前記第３工程を実行するために要する時間及び前記第５工程を実行するために要する時間以上経過しても、前記タグ側アンテナに交信可能なレベルの誘起電圧が発生しない場合は、前記第２工程の最初に戻る
ことを特徴とする請求項３に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項６】
前記第３工程において、前記Ｒ／Ｗ側送受信制御部は、前記電圧レベルを示すコマンド内の電圧レベルと、タグ側アンテナに誘起される電圧として最低交信可能レベルである電圧レベルとの差に応じて、前記電力切換部の送信出力の切換を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項７】
前記タグ側送受信制御部は、前記電圧レベルに応じて、前記電圧レベルを示すコマンドを選択し、
前記インピーダンス変移制御部は、選択されたコマンドに基づいて前記負荷変調部の制御を行なう
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項８】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナに供給する電流を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項９】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナと電源との間に接続された可変抵抗の抵抗値を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１０】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナのＱ値を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【請求項１１】
前記電力供給部は、前記Ｒ／Ｗ側アンテナの共振周波数を、前記電力切換部の出力に応じて変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５４０９３（Ｐ２０１１−５４０９３Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０４６９６（Ｐ２００９−２０４６９６）
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月４日（２００９．９．４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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